Een internationale onderzoeksgroep, waaronder Tokyo Institute of Technology, Université PARIS DIDEROT en CNRS hebben ontdekt dat CO ₂ wordt selectief gereduceerd tot CO wanneer een fotokatalysator bestaande uit een organisch halfgeleidermateriaal en een ijzercomplex wordt blootgesteld aan zichtbaar licht. Ze hebben duidelijk gemaakt dat het mogelijk is om CO . om te zetten ₂ , de belangrijkste factor van de opwarming van de aarde, in een waardevolle koolstofbron met zichtbaar licht als energiebron, zelfs met een fotokatalysator die is samengesteld uit alleen veelvoorkomende elementen.

In recente jaren, technologieën om CO . te verminderen ₂ in een hulpbron met behulp van metaalcomplexen en halfgeleiders als fotokatalysatoren worden wereldwijd ontwikkeld. Als deze technologie, kunstmatige fotosynthese genaamd, kan worden toegepast, wetenschappers zouden CO . kunnen omzetten ₂ , die wordt beschouwd als de belangrijkste factor van de opwarming van de aarde en wordt behandeld als een schurk, in een waardevolle koolstofbron die zonlicht als energiebron gebruikt.

Complexen en anorganische halfgeleiders die edele en zeldzame metalen zoals ruthenium, rhenium, en tantaal zijn tot nu toe gebruikt in zeer actieve fotokatalysatoren. Echter, gezien de enorme hoeveelheid CO ₂ , er was behoefte aan het maken van nieuwe fotokatalysatoren die alleen gemaakt waren met elementen die overal op aarde beschikbaar waren.

Professor Osamu Ishitani, Universitair hoofddocent Kazuhiko Maeda, en hun medewerkers melden dat door het samensmelten van koolstofnitride, een organische halfgeleider, met een complex gemaakt van ijzer en organische materialen en gebruikt als fotokatalysator, ze zijn erin geslaagd om CO . te veranderen ₂ in een hulpbron met een hoog rendement onder de voorwaarde van blootstelling aan zichtbaar licht bij normale temperatuur en druk.

Door het organische halfgeleiderkoolstofnitride te combineren, gemaakt van koolstof en stikstof, met een ijzercomplex en gebruiken als fotokatalysator, ze ontdekten dat ze koolstofdioxide (CO ₂ ) tot koolmonoxide (CO) met een hoog rendement. Deze fotokatalytische reactie vordert bij blootstelling aan zichtbaar licht, dat is de belangrijkste component in de golflengteband van zonlicht. Het koolstofnitride absorbeert zichtbaar licht en stimuleert de migratie van elektronen van het reductiemiddel naar het ijzercomplex, de katalysator. Het ijzercomplex gebruikt die elektronen om CO . te verminderen ₂ aan CO. Het omzetcijfer, de externe kwantumefficiëntie, en de selectiviteit van CO ₂ reductie - prestatie-indicatoren voor de vorming van CO - bereikte 155, 4,2%, en 99%, respectievelijk. Deze waarden zijn bijna dezelfde als wanneer edelmetaal of zeldzame metaalcomplexen worden gebruikt, en ongeveer tien keer meer dan fotokatalysatoren die tot nu toe zijn gerapporteerd met behulp van onedele metalen of organische moleculen.

Dit onderzoek toonde voor het eerst aan dat CO ₂ kan efficiënt worden gereduceerd tot een hulpbron door zonlicht als energiebron te gebruiken, zelfs door materialen te gebruiken die overvloedig aanwezig zijn op aarde, zoals koolstof, stikstof, en ijzer. Resterende taken zijn om hun functie als fotokatalysator verder te verbeteren en ze te laten samensmelten met oxidatiefotokatalysatoren die water kunnen gebruiken, die overvloedig aanwezig is op aarde en niet duur is, als reductiemiddel.